viernes, 21 de mayo de 2010

TÉCNICAS DE SEPARACIÓN EN LA DETERMINACIÓN DE LOS PAHs

Con la instrumentación analítica que está disponible hoy en día, es posible la detección de contaminantes en muestras medioambientales en concentraciones inferiores a μg/kg. Debido a esta precisión, es necesario que se tomen medidas especiales en los procesos de extracción, purificación y análisis.
La preparación de la muestra sigue siendo un proceso largo y crítico en el estudio de los contaminantes orgánicos de muestras ambientales. En muy pocas ocasiones, las muestras naturales pueden ser analizadas directamente. Esto es debido a que su naturaleza ha de ser compatible con la técnica de detección.
El análisis necesita de un tratamiento de la muestra cuya etapa principal es la extracción de analitos a partir de la matriz.
De este modo, la elección de la técnica de extracción es el resultado de establecer un compromiso entre la eficacia y la reproducibilidad de la misma, la facilidad del procedimiento, su eficacia (teniendo en cuenta el coste y el tiempo), el grado de automatización, las medidas de seguridad y el número de muestras que se pueden extraer al mismo tiempo.
Hay que destacar, sin embargo, que una vez que la etapa de extracción está optimizada no hay diferencias significativas en cuanto a efectividad se refiere.
Aún así, independientemente de la técnica de extracción que empleemos, una de las decisiones más importantes es la selección del disolvente que vamos a usar. Es necesario tener en cuenta numerosas propiedades como la selectividad, los coeficientes de distribución, la solubilidad, la miscibilidad con la matriz de la muestra, etc., pero la eficacia de un disolvente en la etapa de extracción va a depender principalmente de la afinidad que tenga el analito por el disolvente, de la relación de fases, y del número de etapas de extracción. De este modo, y de manera general, los solutos se disolverán en disolventes que posean propiedades de atracción intermoleculares similares.
Los analitos apolares se extraen mejor con un disolvente apolar como un hidrocarburo alifático (hexano). Para analitos más polares se suele utilizar acetona, acetonitrilo o un disolvente clorado. La acetona se utiliza mucho, ya que su miscibilidad con agua facilita la solubilización de muestras húmedas y no es tóxica.

La extracción de PAHs de las matrices ambientales sólidas, se ha venido realizando normalmente usando disolventes orgánicos con o sin acompañarlos de calor. Ejemplos típicos de esto son la utilización de aparatos
Soxhlet y ultrasonidos.

La extracción
Soxhlet es uno de los métodos más utilizados para la extracción de los PAHs en muestras ambientales sólidas. Se usa en la certificación de matrices por organismos como el NIST (Nacional Institute of Standards and Technology) o el BCR (Community Bureau of Reference of European Comision) y está recomendado en los métodos de la EPA. La extracción Soxhlet ha sido durante muchos años el método estándar de preparación de un extracto a partir de matrices sólidas, es la principal técnica de extracción en estudios de rutina y continúa sirviendo de referencia para comparar la eficacia de nuevas técnicas.

Una de las precauciones en el uso de este tipo de extracción es la purificación de disolventes y la limpieza del medio filtrante, como los cartuchos, lana de vidrio, etc., que pueden contener impurezas tales como alcanos, alquiltiofenos y ftalatos (ésteres de ftalato). También hay que evitar la pérdida de PAHs durante el proceso de extracción por degradación térmica por lo que se suelen emplear disolventes de bajo punto de ebullición como diclorometano o hexano.

Ejemplo de extracción del analito mediante método Soxhelet:


(en este vídeo se realiza la extracción en pimientos, y no en moluscos, aunque el uso del Soxhelet es el mismo)

Por otra parte, la técnica de extracción más sencilla y también ampliamente utilizada es someter la muestra a un tratamiento con ultrasonidos, mediante inmersión en un baño, o empleando una sonda lo que produce una cavitación del disolvente alrededor de las partículas de la matriz, aumentando el contacto con el disolvente y mezclándolo con la muestra. Además de la polaridad del disolvente, la eficiencia de la extracción dependerá del grado de homogeneidad de la muestra así como del tiempo de extracción. La mezcla de muestra y disolvente suelen separarse por centrifugación y decantación del disolvente. Esta técnica es sencilla, rápida y permite la extracción de grandes cantidades de muestra con un coste relativamente bajo, aunque utiliza grandes volúmenes de disolventes, es muy laboriosa y es necesario filtrar el extracto.
Aunque con este método de extracción se obtienen recuperaciones comparables al Soxhlet (anteriormente descrito) para determinados analitos y a partir de diversas matrices, normalmente no son superiores a las obtenidas mediante Soxhlet.

Más recientemente, se han desarrollado y aplicado estrategias alternativas de extracción, fundamentalmente basadas en la utilización instrumental. Entre ellas podemos citar la
extracción con fluidos supercríticos, la extracción asistida con microondas y la extracción con fluidos presurizados. Estas técnicas presentan como ventaja principal, una importante reducción del disolvente, aunque esta reducción sólo es significativa si se usa una extracción simple o doble.

viernes, 7 de mayo de 2010

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Para la preparación de la muestra se deben llevar a cabo una serie de pasos:

En el caso de moluscos, en primer lugar; se abre y se corta el músculo aductor y se desprecia el líquido de la cavidad intervalvar dejando las conchas abiertas, apoyadas en los bordes ventrales
durante 15 minutos. Transcurrido ese tiempo se retira la parte blanda de todos los ejemplares.

Una vez realizado el muestreo, se trituran y liofilizan los ejemplares para que queden perfectamente homogenizados. El fin de dicho proceso es desagregar partículas secundarias y dar una distribución más fina y homogénea de la fase dispersa e incluso una reducción de las partículas primarias que aún estén gruesas. Para esto, se utiliza , por ejemplo un Ultraturrax o similar. Es un equipo de dispersión de alta cizalladura. Se usa para emulsiones y dispersiones con resultados en el orden de submicrones.
http://www.youtube.com/watch?v=rkRjop0zM5g (video del funcioamiento de Ultraturrax)


En caso de no analizarla inmediatamente, se congelará la muestra, para que no pierda sus propiedades y su correcta conservación.


Posteriormente se procederá a realizar un tamizado, que es un método
físico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas sólidas de diferentes tamaños por un tamiz o colador. Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz atravesándolo y las grandes quedan retenidas por el mismo. Es un método muy sencillo utilizado generalmente en mezclas de sólidos heterogéneos. Los orificios del tamiz suelen ser de diferentes tamaños y se utilizan de acuerdo al tamaño de las partículas que contenga la mezcla. Se utilizan tamices de metal o plástico, que retienen las partículas de mayor tamaño y dejan pasar las de menor diámetro.

El paso siguiente consiste en el secado de la muestra en fresco, una vez triturada, poniéndola en contacto con sulfato sódico anhidro. Previamente se pondría en un horno a 450ºC durante 24 horas, conservándola herméticamente; con una proporción aproximada de 4 gramos de sulfato por gramo de muestra. Se mezcla bien con esta y se deja en contacto durante 24 horas. No es recomendable para el análisis de PAHs llevar los extractos a sequedad ya que las pérdidas son inevitables.

Tras el secado, se debe mantener la muestra en un desecador para que no vuelva a absorber la humedad. En su interior contiene un desecante, como por ejemplo la sílica gel.

A continuación, se procede al pesado de la muestra, utilizando por ejemplo una balanza analítica para obtener una mayor precisión.

Finalmente, se realiza la disolución de la muestra ya que en la mayoría de los procedimientos analíticos la medida del analito se realiza en disolución.
Generalmente, las técnicas de preparación, emplean un disolvente orgánico para aislar o extraer el analito de interés a partir de la matriz de la muestra, obteniéndose en la mayoría de los casos, dicho analito en un volumen de disolvente mayor que el deseable para los posteriores análisis.
Para poder realizar una cuantificación lo más exacta y reproducible posible de los compuestos de interés, no se deberían producir pérdidas durante esta etapa ni cambiar la composición química de la muestra.
Por ejemplo, podemos utilizar como disolvente una mezcla de hexano-acetona en proporción 3:1.